- Bản vẽ thiết kế :
c. Địa chỉ lớp C
3.2.1 Các yêu cầu mà MobileIP phải đáp ứng
Các thiết bị di động phải có khả năng liên lác với tất cả các thiết bị khác khi thay đổI điểm kết nối mà không làm thay đổi địa chỉ IP
Các thiết bị di động đó cũng phải có khả năng liên lạc với các thiết bị thông thường khác (các thiết bị không hiểu Mobile IP).
Tất cả các bản tin sử dụng để cập nhật thông tin về vị trí của thiết bị di động cần phải được xác thực nhằm đảm bảo tính an toàn của thông tin
3.2.2 Các mục tiêu của Mobile IP
Mobile IP có thể được sử dụng trên các link có băng thông nhỏ tỷ lệ lỗi truyền cao hơn các kết nối hữu tuyến truyền thông.
Vấn đề tiêu thụ năng lượng của các thiết bị di động là hết sức quan trọng vì vậy trong quá trình xây dựng các thủ tục trong Mobile IP cần
giảm thiểu các bản tin trao đổi cũng như kích thước của chúng tới mức tối thiểu .
3.3 TỔNG QUAN VỀ MOBILE IP
Giao thức Mobile IP cho phép một thiết bị rời khỏi mạng gốc mà vẫn duy trì mọi kết nối hiện tại cũng như khả năng kết nối đến phần còn lại của Internet . Điều này được thực hiện bằng cách xác định địa chỉ gốc (hay địa chỉ tĩnh ) của mỗi thiết bị mà không quan tâm đến điểm truy cập Internet hiện thời của nó . Khi một thiết bị di động ở ngoài mạng gốc , nó sẽ gửi các thông tin về vị trí hiện thời đến đại lý trên mạng gốc, gọi là đại lý gốc ( HA –Home Agent ).Đại lý gốc sẽ đứng ra nhận các gói tin gửi cho các thiết bị di động , thay đổi một số thông tin và chuyển tiếp những gói tin này đến vị trí hiện thời của thiết bị di động .
Cơ chế này hoàn toàn trong suốt đối với các lớp trên lớp IP như : TCP ,UDP ,các lớp ứng dụng … do đó các phần tử DNS chỉ cần ánh xạ đến địa chỉ gốc của thiết bị di động và không thay đổi cho dù thiết bị di động có thay đổi điểm truy nhập .Thực tế Mobile IP có tác động đến quá trình định tuyến , xong giao thức này hoàn toàn độc lập với các giao thức được định tuyến (RIP )…
Giải pháp Mobile IP đưa ra là tạo ra một loại địa chỉ gọi là địa chỉ tạm ( COA- Care of Address) .Thiết bị di động luôn được nhận dạng bởi địa chỉ gốc của nó và không quan tâm đến điểm kết nối với Internet . Khi chuyển đến mạng mới , thiết bị di động sẽ có thêm một địa chỉ tạm ,xác định vị trí hiện tại của thiết bị . Thiết bị di động phải gửi địa chỉ tạm này tới một đại lý trên mạng gốc . Đại lý này đồng ý nhận các gói tin gửi đến địa chỉ gốc của thiết bị di động và sử dụng cách đóng gói IP – In – IP để lập kênh cho các gói tin đi đến những địa chỉ tạm .
Nếu thiết bị di động chuyển rời nữa , nó sẽ tìm được địa chỉ tạm thứ 2 và thông báo cho đại lý gốc về vị trí mới này .Khi trở về mạng gốc , thiết bị di động
bị di động chuyển từ mạng A đến mạng B .Trên mạng mới , thiết bị di động được cấp một địa chỉ tạm với phần tiền tố là mạng B
Thiết bị di động sang mạng khác và được cấp địa chỉ tạm
3.3.1 Các thành phần chính của mạng mobile IP
Mobile IP bao gồm ba thành phần chính sau đây: Thiết bị di động : Mobile Node (MN )
Đại lý gốc : Home Agent ( HA) Đại lý ngoại Foreign Agent ( FA)
Thành phần của Mobile IP
Trong đó :
Thiết bị di động ( MN) là một thiết bị như cell phone , PDAs , (personal digital asisstant ) hoặc là máy tính xách tay .
Đại lý gốc (HA) là một thiết bị định tuyến trên mạng chủ , phục vụ như là một điểm neo trong quá trình truyền thông tin của MN.HA tiếp nhận thông tin gửi cho MN và gửi tiếp tới MN thông qua một đường ngầm được thiết lập giữa HA và FA .
Đại lý ngoại (FA) là một thiết bị định tuyến có chức năng như một điểm gắn kết của MN khi nó di chuyển vào mạng ngoài (foreign Network) .
3.3.2 Các khái niệm cơ bản
Điạ chỉ gốc ( Home Address) là địa chỉ IP đuợc gắn cố định cho MN trên mạng gốc .
Địa chỉ tạm ( Care of Address) là địa chỉ IP được phân bổ cho MN khi thiết bị này chuyển đến một mạng ngoài.Tiền tố mạng con của địa chỉ IP này là một tiền tố của mạng ngoài . Trong số các địa chỉ tạm và một MN có thể có tại một thời điểm thì chỉ có một địa chỉ được đăng ký với đại lý gốc và được coi là địa chỉ tạm cơ bản .
Liên kết di động (Mobility Binding ) là sự kết hợp của một bộ gồm ba giá trị : Địa chỉ gốc của MN , địa chỉ tạm và thời gian tồn tại của kết hợp này .
Thiết bị tương đương thiết bị ngang hàng với một MN khi trao đổi thông tin thiết bị tương đương có thể là một MN hay một thiết bị cố định .
Đóng gói là quá trình sát nhập một gói IP gốc vào trong một gói IP khác làm cho các trường tiêu đề của gói IP cũ tạm thời mất đi tác dụng của chúng
Mạng gốc (HN- Home Network) là mạng mà tiền tố mạng con gốc của trạm di động được định nghĩa. Các cơ chế định tuyến IP chuẩn sẽ chuyển các gói tin , có đích là địa chỉ gốc của MN , đến mạng gốc của nó
Mạng ngoài( FN – Foreign Network) là bất kì mạng nào không phải là mạng gốc của MN .
Tiền tố mạng con gốc ( Home Subnet Prefix) là bất kì tiền tố mạng con nào không phải là tiền tố của mạng con gốc của MN .
Đại lí di động ( Mobility Agent)là một thiết bị ( thường là bộ định tuyến ) phục vụ cho trạm di động .Đại lý di động có thể là đạI lý gốc hoặc đại lý ngoại .Đại lý gốc ( Home Agent) là một thiết bị ( thường là bộ định tuyến)trên mạng gốc của MN , nơi mà MN đăng ký địa chỉ tạm hiện thời khi thiết bị di chuyển đến một mạng mới , đại lý gốc sẽ nhận các gói thông tin gửi tới MN trên mạng gốc , đóng gói và chuyển các gói tin đến địa chỉ tạm mà MN đã đăng kí .
Đại lý ngoại (ForeignAgent) là bất kỳ thiết bị nào (thường là bộ định tuyến) trên mạng ngoài , nơi mà MN có được địa chỉ tạm . Nó trợ giúp cho MN nhận các gói tin này được chuyển tới địa chỉ tạm . Khái niệm đại lý ngoại chỉ có trong giao thức Mobile IPv 4
Đăng ký (home regitration). Là quá trình qua đó MN thông báo cho đại lý gốc về địa chỉ tạm cơ bản hiện thời của nó .
Sự di chuyển là sự thay đổi điểm kết nối Internet đến một mạng khác với mạng trước nó thì MN được gọi là rời khỏi mạng gốc .
Đường ngầm (Tunnel) là một tuyến thông tin được thiết lập để các gói tin từ nguồn được đóng gói một lần nữa và chuyển đến đích trung gian (trong một số trường hợp , đích trung gian cũng chính là đích cuối cùng ), tại đây gói được mở ra và được chuyển đến một đích cuối cùng
3.3.3 Các đặc tính của Mobile IP
Mobile IP cung cấp khả năng di động cho các thiết bị IP với các đặc tính nổi bật sau :
Khả năng mở rông:Mobile IP có khả năng mở rộng linh hoạt bởi vì chỉ có các thiết bị đầu cuối mới cần hiểu Mobile IP , tất cả các thiết bị trung gian như các bộ định tuyến đều không cần có sự thay đổi .
Tính trong suốt :Mobile IP trong suốt với các ứng dụng chạy trên nó vì nó được thực hiện ở lớp mạng , độc lập với vật lý và liên kết dữ liệu .
Tính trong suốt của Mobile IP
Tính bảo mật:Mobile IP mang tính bảo mật cao bởi vì tất cả các gói tin gửi đi theo hai chiều đều được xác thực .
Cùng hoạt động trong IP :Các máy tính sử dụng Mobile IP có thể tương tác với các máy tính để bàn sử dụng phần mền IP thông thường cũng như với các máy tính động khác . Hơn nữa ,Mobile IP không đòi hỏi phải có việc cấu hình
địa chỉ đặc biệt ,các địa chỉ gắn cho máy tính động không khác gì với địa chỉ gán cho máy tính cố định .
Macro- mobility: Thay vì cố gắng xử lý việc định vị nhanh chóng như trường hợp của hệ thống điện thoại cellular,MobileIP tập trung vào vấn đề dịch chuyển trong quá trình dài , chẳng hạn như trong một vài giờ.
Có thể nói Mobile IP đuợc thiết kế cho những di chuyển trong phạm vi lớn chứ không phải những dịch chuyển tốc độ cao ,vì công việc quản lý đòi hỏi nhiều thời gian và công đoạn . Sau khi dịch chuyển , MN phải nhận biết là nó đã di chuyển, nó phải thông tin với mạng mới để lấy địa chỉ tạm , sau đó nó lại phải liên lạc qua Internet với một đại lý ở mạng gốc để bố trí việc chuyển dữ liệu .
3.3.4 Các thủ tục thực hiện trong Mobile IP
• HA /FA thông báo về sự hiện diện của nó qua bản tin quảng bá đại lý . MN cũng có thể yêu cầu FA/HA gửi bản tin quảng bá đại lý bằng cách gửi bản tin yêu càu bản tin quảng bá đại lý .
• Khi MN nhận đựợc bản tin quảng bá đại lý , dựa vào các thông tin trên đó nó sẽ xác định xem mình đang ở mạng gốc hay mạng ngoài.
• Khi MN xác định là nó đang ở mạng ngoài , nó sẽ yêu cầu cấp cho nó địa chỉ tạm (COA). COA có thể lấy từ trong bản tin quảng bá đại lý của FA gọi là FA COA hoặc là thông qua một cơ chế gán địa chỉ IP nào đó như DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)gọi là địa chỉ COA đồng vị trí (co-located COA)
• Những MN không nằm trong mạng gốc sẽ tiến hành đăng ký COA với HA thông qua hai bản tin :Bản tin yêu cầu đăng ký đại lý và bản tin trả lời yêu cầu đăng ký đại lý .
• Khi MN từ mạng ngoài quay trở về mạng gốc sẽ tiến hành đăng ký lại với HA nhằm xoá hết các thiết lập về COA trước đó ( Lúc này MN không còn cần sử dụng các dịch vụ của Mobile IP .
• Các gói tin gửi tới MN sẽ được nhận bởI HA , đóng gói và chuyển qua đường hầm tới địa chỉ tạm của MN .Các gói thông tin này sẽ được mở gói tại FA hoặc MN tuỳ thuộc vào loại COA và MN đang sử dụng.
• Theo hướng ngược lại , các thông tin gửi từ MN sẽ được gửi theo cơ chế thông thường trong mạng mà không phải thông qua HA .Tuy nhiên , một phương thức được khuyến nghị sử dụng đó là đường hầm theo hướng ngược lại ( Reverse Tunneling ) .Lúc này các gói tin từ MN sẽ vẫn được gửi qua HA . Khi đó MN sẽ sử dụng các giao thức đường ngầm để ẩn địa chỉ IP thực của mình . Vói các thiết bị khác thì MN vẫn đang nằm trên mạng gốc .
• Như đã đề cập ở trên , Mobile IP cung cấp 2 chế độ để thực hiện cấp COA cho MN .
Chế độ I : Còn gọi là FA COA (Foreign Agent – Care of Adress ) là COA được cung cấp bởi SA thông qua bản tin quảng bá đai lý . Trong trường hợp này COA chính là IP của địa chỉ FA . FA chính là điểm kết thúc của đường ngầm với một đầu là HA và đầu kia là FA . Chế độ này thường được sử dụng nhiều hơn , bởi vì nhiều thiết bị có thể dùng chung COA do đó có thể tiết kiệm được quĩ địa chỉ IP vốn đã bị giới hạn .
Chế độ II : Còn gọi là CO – Location COA là COA mà MN nhận được như là một địa chỉ nội bộ ( qua một phương pháp cấp pháp địa chỉ nào đó như DHCB hoặc một địa chỉ IP được xác định trước trong MN để sử dụng khi đi vào mạng khác . Trong chế độ này thường MN chính là điểm cuối của đường ngầm với đầu còn lại là HA . MN sẽ có nhiệm vụ đóng gói các gói tin được gửi tới HA cũng như mở gói các gói tin nhận từ HA. Ưu điểm của chế độ này là nó cho phép MN hoạt động mà không cần có FA ( ví dụ như trong các mạng chưa kịp triển khai FA ) .Tuy nhiên nó lại có nhược điểm là nó sử dụng lãng phí quĩ địa chỉ IP để gán cho các MN khi đăng nhập vào mạng ngoài .
Hoạt động của Mobile IPv4
Hình trên mô tả lộ trình của các gói tin đi và đến MN khi MN nằm ngoài mạng gốc và đã thực hiện đăng ký đối với HA của nó . Trong ví dụ này , MN sử dụng COA do FA cấp MN . Mô hình này còn gọi là mô hình định tuyến tam giác . Gói tin gửi cho MN được chuyển đến mạng gốc theo giao thức IP chuẩn . HA nhận các gói tin và chuyển theo đường ngầm tới COA và MN . Các gói tin được FA mở gói và gửi cho MN . Các gói tin từ MN được gửi tới các thiết bị tương đương theo cơ chế thông thường .
Chương IV
HOẠT ĐỘNG CỦA MOBILE IP
Giao thức Mobile IP được xây dựng dựa trên giao thức IP để cho phép các nút mạng (hay các MN) vẫn tiếp tục được quá trình trao đổi dữ liệu trong khi chuyển
qua các mạng khác nhau ,hay nói cách khác là thay đổi điểm truy cập Internet .Những bổ sung bao gồm các bản tin điều khiển và các giao thức dành riêng cho giao thức Mobile IP. Các thủ tục cơ bản của giao thức Mobile IP : Phát hiện đại lý ,đăng ký đại lý ,chuyển tiếp dữ liệu
4.1 QUẢNG BÁ VÀ PHÁT TRIỂN ĐẠI LÝ
Trong giai đoạn này tất cả các đại lý (HA và FA) thông báo các dịch vụ mà nó cung cấp trên mạng bằng cách sử dụng các bản tin được định nghĩa trong giao thức điều khiển trên Internet (ICMP Router Discovery Protocol –IRDP) .MN nhận được thông báo này và xác định xem là nó đang nối tới mạng gốc hay mạng ngoài .Một MN cũng có thể yêu cầu đại lý gửi IRDP cho mình thông qua bản tin yêu cầu thông báo về đại lý (Agent Solicication) .Bất cứ đại lý nào khi nhận được bản tin này cũng phải gửi trả bản tin thông báo về đại lý.
4.1.1 Quảng bá đại lý
Các đại lý sẽ định kỳ thông báo hay quảng bá việc tồn tại của nó đến các liên kết mà nó đang được kết nối để cung cấp dịch vụ trên mạng .Mỗi máy trạm được trang bị để có thể hiểu được giao thức sẽ lắng nghe bản tin quảng bá để xác định điểm kết nối hiện tại của nó với Internet .Bản tin quảng bá đại lý được hình thành từ :
Bản tin quảng bá bộ định tuyến ICMP. Phần mở rộng quảng bá đại lý di động .
Có thêm phần mở rộng độ dài phần mào đầu ,phần mở rộng một byte hoặc các mở rộng khác được định nghĩa sau này .
0 7 8 15 16 31
Type Code CRC
Num Address Address Entry Size Life xtime
Router Address (1) Prefered Value (1)
… Extentions …
Định dạng bản tin quảng bá đại lý
Type : 9
Code : Trường này có các giá trị sau :
0 Đại lý chỉ đóng vai trò như các bộ định tuyến cho các gói tin IP ,không có liên quan gì đến các MN
16 Đại lý có thể không thực hiện việc định tuyến các lưu lượng IP thông thường .Tuy vậy ,tất cả các đại lý ngoại phải chuyển tiếp bất kỳ gói tin nào mà nó nhận được từ một trạm di động đã đăng ký.
CRC : Trường này chứa Checksum của thông báo
Num Addr : Trường này chỉ ra số lượng địa chỉ của các bộ định tuyến
được quảng bá trên bản tin này .
Addr Entry Size : Kích thước của mỗi địa chỉ .Trường này có giá trị là 32
để chỉ trường địa chỉ của bộ định tuyến gồm 32 bit
Lifetime : Là khoảng thời gian tối đa mà một bản tin quảng bá được xem là
hợp lệ ,khi chưa xuất hiện các bản tin tiếp theo.
Router Address : Địa chỉ bộ định tuyến được quảng bá .
Prefered Value : Cấp độ ưu tiên ,biểu thị khả năng cung cấp dịch vụ cho
các MN mới .Thông thường ,bộ định tuyến nào có mức ưu tiên cao sẽ được chọn .
Extention : Mở rộng
Cần lưu ý rằng ,bản tin ICMP được đặt trong trường Data của gói tin IP .Do vậy ,các trường như địa chỉ nguồn ,địa chỉ đích ,… của bản tin quảng bá đại lý sẽ được xác định trong phần tiêu đề của gói tin IP .Trường địa chỉ đích có thể là địa chỉ Multicast (224.0.0.1) hoặc địa chỉ Broadcast (255.255.255.255)
.Trường hợp bản tin là trả lời cho bản tin tìm kiếm đại lý thì trường địa chỉ đích